【摘要】：近年來,隨著人們生活節(jié)奏的加快,不合理的膳食結(jié)構(gòu)、缺乏鍛煉等不良生活習(xí)慣嚴(yán)重影響著人們的身體健康,導(dǎo)致肥胖相關(guān)疾病發(fā)病率居高不下。如何有效控制肥胖率的增長是我國急需解決的健康問題之一。體脂率直接反映身體的脂肪含量,相對(duì)于體重或BMI等肥胖評(píng)價(jià)指標(biāo),可以更為科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)人體的肥胖程度。本文以體脂率作為肥胖評(píng)價(jià)指標(biāo),針對(duì)現(xiàn)有體脂率測(cè)量儀在肥胖預(yù)防和長期監(jiān)測(cè)中存在的不足,研制了一種適用于大眾人群的家庭化無感體重、體脂率動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)于有效預(yù)防肥胖具有重要意義,也為未來智能健康家居提供了有效的數(shù)據(jù)支持。本文的主要研究工作包括:(1)檢測(cè)理論研究,研究了基于生物電阻法(Bioelectrical Impedance Analysis,BIA)的脂肪含量檢測(cè)基本理論,分析了人體生物電阻抗與脂肪含量之間的關(guān)系,并以智能座便器為基體,構(gòu)建了一種手掌-大腿人體阻抗測(cè)量模型。(2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),基于BIA法相關(guān)理論研究,依托于云端服務(wù)器,以智能座便器為載體,完成了系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)搭建和軟硬件開發(fā),實(shí)現(xiàn)了健康洗護(hù)、體重、體脂率測(cè)量、人機(jī)交互操控、健康數(shù)據(jù)管理等功能,研制了智能化居家體重體脂健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原型樣機(jī),包括智能座便器、體重體脂健康檢測(cè)模塊、Android APP以及數(shù)據(jù)服務(wù)云平臺(tái)。(3)實(shí)驗(yàn)開展,應(yīng)用本系統(tǒng)開展了體重和體脂率測(cè)量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明本系統(tǒng)的體重測(cè)量和體脂率測(cè)量均具有較高的準(zhǔn)確性和良好的重復(fù)性,滿足設(shè)計(jì)要求,適用于大眾人群的日常監(jiān)測(cè)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):(1)提出并設(shè)計(jì)了一種以智能座便器為基體的手掌-大腿人體阻抗測(cè)量模型,實(shí)現(xiàn)了體脂率的無感便捷測(cè)量;設(shè)計(jì)了一種新型座圈轉(zhuǎn)軸連接裝置,將傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)軸連接裝置改良為浮動(dòng)轉(zhuǎn)軸連接裝置,確保體重測(cè)量的精度。(2)基于云平臺(tái)和智能健康衛(wèi)浴終端,將健康體征參數(shù)檢測(cè)融入人們?nèi)粘Ｉ?實(shí)現(xiàn)了居家環(huán)境動(dòng)態(tài)健康監(jiān)測(cè),為未來家庭健康中心的搭建提供了核心模塊。
【圖文】：

脂肪含量測(cè)量原理逡逑常用測(cè)量人體脂肪含量的方法主要有生物電阻抗分析法（Ｂｉｏｅｌｅｃｅ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＢＩＡ）、水重法以及雙能Ｘ線吸收法（ＤＥＸＡ）等＿。Ａ法操作復(fù)雜、昂貴，并且需要專業(yè)人員來操作，均不適用于家庭５年，Ｌｕｋａｓｋｉ等人［４｜］首次提出生物電阻抗法，通過測(cè)量手到腳之，建立生物電阻抗與人體脂肪含量之間的預(yù)測(cè)模型，測(cè)量結(jié)果

將其看作為電解質(zhì)，視為導(dǎo)電電阻。細(xì)胞膜的組成成分相對(duì)比較復(fù)雜，其電學(xué)特逡逑性與電容的特性類似，一般將細(xì)胞膜視為電容。向生物組織施加交流電流信號(hào)的逡逑示意圖如圖２．２所示。從圖中可以清晰的看出，當(dāng)給生物組織施加小于１ｋＨｚ的逡逑低頻交流電流或直流電流時(shí)，由于細(xì)胞膜的電容特性，電流主要流經(jīng)細(xì)胞外液，逡逑無法流入細(xì)胞內(nèi)。隨著施加激勵(lì)交流電流信號(hào)的頻率進(jìn)一步增大，細(xì)胞膜呈現(xiàn)出逡逑的容抗值漸漸減小，此時(shí)，部分電流可以穿過細(xì)胞膜，流進(jìn)細(xì)胞內(nèi)液。當(dāng)激勵(lì)交逡逑流電流信號(hào)頻率大于１００ｋＨｚ時(shí)，電流可以完全穿過細(xì)胞。由此可以看出，，由于逡逑細(xì)胞膜的電容性，生物組織的阻抗值隨著外界施加激勵(lì)交流信號(hào)的頻率的變化而逡逑變化，基于生物組織的這種電特性，出現(xiàn)了關(guān)于生物組織等效電路的相關(guān)研究。逡逑ｍ邋＾邋＇邐低頻逡逑、一’邐？（ｃｌｋＨｚ）逡逑’邐？邐邐＾尚頻逡逑一＇邋？逡逑邐？＾逡逑圖２．２交流電流流經(jīng)生物組織示意圖逡逑生物組織中細(xì)胞的等效電路如圖２．３邋（ａ）所示。其中Ｃｅ為細(xì)胞外液的逡逑等效電阻和等效電容，Ｃｗ為細(xì)胞膜的等效電阻和等效電容，沿、為細(xì)逡逑胞內(nèi)液的等效電阻和等效電容。在施加激勵(lì)電流信號(hào)的頻率小于一定頻率時(shí)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU855;TP274

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662396